Arduino: Programmier-Challenge I WS WS 25/26: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Datei:SHARP IR Abstandssensor GP2Y0A21YK0F.png|250px|thumb|rechts|Abbildung 1: SHARP IR GP2Y0A21YK0F]]
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| '''Datum:'''  || 13.11.2024, 10:00 Uhr
| '''Datum:'''  || 11.11.2025, 08:15 Uhr
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| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60 Minuten
| '''Bearbeitungsdauer:'''  || 60 Minuten
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= HINWEIS =
= Inhalt =
[[Datei:Work-98936 960 720.png|rahmenlos|100px|links]]
Dies ist die Aufgabe aus dem '''Vorjahr''' für Sie als Orientierung für Format und Umfang. Die Aufgaben erscheinen am Prüfungstag.
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== Inhalt ==
Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Abschlussprüfung. Im Termin erhalten Sie eine Herausforderung, die Sie in einem festen Zeitrahmen als Team oder Einzelperson lösen. Das Ergebnis dieser Challenge wird in SVN gesichert und anschließend bewertet. Inhaltlich ist die Aufgabe eine Mischung der vorangegangenen Lektionen 1-6. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.
Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Abschlussprüfung. Im Termin erhalten Sie eine Herausforderung, die Sie in einem festen Zeitrahmen als Team oder Einzelperson lösen. Das Ergebnis dieser Challenge wird in SVN gesichert und anschließend bewertet. Inhaltlich ist die Aufgabe eine Mischung der vorangegangenen Lektionen 1-6. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.


*[[Arduino: Programmier-Challenge I WS 24/25 - Gruppe B|Hier]] geht es zur Prüfung von Gruppe B.
→ [[Arduino: Programmier-Challenge I WS 25/26 - Gruppe B|Hier]] geht es zur Prüfung von Gruppe B.
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*[[Arduino: Programmier-Challenge I WS 24/25 - Nachholprüfung|Hier]] geht es zur Nachholprüfung vom 20.11.24 um 12:00 Uhr.
*[[Arduino: Programmier-Challenge I WS 24/25 - Nachholprüfung|Hier]] geht es zur Nachholprüfung vom 20.11.24 um 12:00 Uhr.
 
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== Vorbereitung ==
= Vorbereitung =
* Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-6.  
* Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-6.  
* Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen 1 bis 6 noch einmal ansehen.  
* Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen 1 bis 6 noch einmal ansehen.  
* Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
* Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
* Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.
* Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.
* Machen Sie sich mit der Anstauerung des [[Arduino:_Ampelmodul|Ampelmoduls]] vertraut.


== Einleitung==
= Einleitung=
Sie haben den Auftrag die Laufstrecke eines Olympiastadions mit einem Zeitmesssystem auszustatten. Entwickeln Sie einen Prototyp mit Ihrem Arduino-Baukasten. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Sie haben den Auftrag einen berührungslosen Dimmer für eine LED-Beleuchtung zu entwickeln. Entwickeln Sie einen Prototyp mit Ihrem Arduino-Baukasten. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.


== Anforderungen ==
= Anforderungen =
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|+ style = "text-align: left"|Tabelle 1: Anforderungen an die Software
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 1: Anforderungen an die Software
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! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
! Req.  !! Beschreibung !! Priorität
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| 1  || Eine Ampel signalisiert den Start. Die Ampel wird mit einem Taster gestartet. || 1
| 1  || Eine LED wird linear von 100&thinsp;% bis 0&thinsp;% über eine PWM gedimmt. || 1
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| 2  || Der Taster wird via Interrupt entprellt.|| 1
| 2  || Der Sharp-IR-Sensor misst die Entfernung zur Hand/zum Reflektor. || 1
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| 3  || Eine Ampelsequenz schaltet im Sekundentakt von Rot auf Gelb und Grün. || 1
| 3  || Die Messdaten werden mittels Lookup-Tabelle und Entstörung in cm umgerechnet. || 1
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| 4  || Das grüne Licht signalisiert den Start und startet automatisch die Zeitmessung in Sekunden auf 2 Nachkommastellen. || 1
| 4  || Die Kennlinie cm/% muss linear sein. Es gilt: 5&thinsp;cm = 100&thinsp;% und 25&thinsp;cm = 0&thinsp;% sonst Wert halten || 1
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| 5  || Ein Entfernungssensor misst nach dem Prinzip der Reflektorlichtschranke die Rundenzeit des Laufenden. Als Technologie wir ein [[Sharp_GP2Y0A41SK0F|Sharp IR Entfernungssensor]] eingesetzt. Es werden in Folge 3 Rundenzeiten gemessen. || 1
| 5  || Der Taster löst eine Testmessung aus. Der Taster wird via Interrupt eingelesen und entprellt. || 1
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| 6  || Die Sensorwerte werden gefiltert, so dass keine Fehlmessung ausgelöst wird. || 1
| 6  || Der Messwert in % wird in einem Array (FIFO) mit 12 Plätzen gespeichert. || 1
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| 7  || Das Ergebnis wird im seriellen Monitor einmalig im Format: <code>Zeit: Runde</code> sortiert nach den Laufzeiten aufsteigend  angezeigt. || 1
| 7  || Mit jedem Tastendruck wird der aktuelle, kleinste und größte Wert des Arrays im seriellen Monitor ausgegeben. || 1
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Beispiel für Req. 7<br>
Beispiel für Req. 7<br>
* 10,56s: Runde 3
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* 11,03s: Runde 1
* Messwert: 22%
* 12,21s: Runde 2
* Kleinster Wert: 5%
* Größter Wert: 90%


== Durchführung ==
= Durchführung =


=== Aufgabe 7.1 ===
== Aufgabe 7.1 ==
Planen Sie Ihre Software mittels [[Software_Planung|Programmablaufplan (PAP)]].
Planen Sie Ihre Software mittels [[Software_Planung|Programmablaufplan (PAP)]].


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Sichern Sie das Zustandsdiagramm in dern ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.
Sichern Sie das Zustandsdiagramm in dern ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.


'''Arbeitsergebnis''': <code>Zeitmesssystem.pap</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>DimmbareLED.pap</code>
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=== Aufgabe 7.2 ===
== Aufgabe 7.2 ==
Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.
Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.


'''Arbeitsergebnis''': <code>Zeitmesssystem.ino</code>
'''Arbeitsergebnis''': <code>DimmbareLED.ino</code>
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=== Aufgabe 7.3 ===
== Aufgabe 7.3 ==
Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.
Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.
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=== Aufgabe 7.4 ===
== Aufgabe 7.4 ==
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.
Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.
* Halten Sie die Regeln für den [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN|Umgang mit SVN]] ein.
* Halten Sie die Regeln für den [[Software_Versionsverwaltung_mit_SVN|Umgang mit SVN]] ein.
* Sichern Sie alle Ergebnisse mit einem aussagekräftigen Text (<code>log-message</code>) in SVN.
* Sichern Sie alle Ergebnisse mit einem aussagekräftigen Text (<code>log-message</code>) in SVN.
* Halten Sie die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie für C]] ein.
* Halten Sie die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie für C]] ein.
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* Halten Sie die [[Medium:Programmierrichtlinie.pdf|Programmierrichtlinie für C]] und die [[Medium:Programmierrichtlinien_für_Matlab.pdf|Programmierrichtlinien für MATLAB<sup>®</sup>]] ein.
* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für MATLAB]], [[Header Beispiel für C]]).
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* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für C]]).
* Versehen Sie jedes Programm mit einem Header ([[Header Beispiel für C]]).
* Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
* Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
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'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>
'''Arbeitsergebnis''' in SVN: <code>SVN Log</code>


== Hinweise ==
= Hinweise =
* Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.
* Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.
* Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.
* Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.


== Bewertung ==
= Bewertung =
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|+ style = "text-align: left"| Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
|+ style = "text-align: left"| Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
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== Zeitvorschlag ==
== Zeitvorschlag ==
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|+ Tabelle 3: Vorschlag für die Zeiteinteilung
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 4: Vorschlag für die Zeiteinteilung
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! Uhrzeit !! Aufgabe
! Uhrzeit !! Aufgabe
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| 10:00 || Einführung
| 08:15 || Einführung
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| 10:15 || Prüfungsstart mit PAP (7.1)  
| 08:30 || Prüfungsstart mit PAP (7.1)  
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| 10:30 || PAP Abgabe (7.1) & Umsetzung (7.2)
| 08:45 || PAP Abgabe (7.1) & Umsetzung (7.2)
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|-
| 11:15 || Anforderungen prüfen (7.3) & Commit in SVN (7.4)
| 09:30 || Anforderungen prüfen (7.3) & Commit in SVN (7.4)
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| 11:30 || Prüfungsende
| 09:45 || Prüfungsende
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== FAQ ==
 
* Ist Anwesenheitspflicht? '''Ja.'''
 
* Muss ich den Baukasten mitbringen? '''Nein. Die Bauteile stehen Ihnen im Labor zur Verfügung.'''
* Ist es ein [[Software_Plagiat|Plagiat]], wenn ich Quelltext anderer kopiere und als meine Leistung in einer Prüfung abgebe? '''Ja.'''
* Darf ich für die Lösung eine KI verwenden? '''Nein. Die Prüfungsleistung ist eine Eigenleistung und die Verwendung einer KI wie z.&thinsp;B. <code>chatGPT</code> gilt als Plagiat.


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→ Termine [[Einführungsveranstaltung Informatikpraktikum 1|0]] [[Einarbeitung_in_die_Versionsverwaltung_SVN|1]] [[Einstieg_in_die_Welt_des_Arduino|2]]  [[Arduino: Taster auswerten und LEDs ansteuern|3]] [[Arduino:_Sensoren_einlesen|4]]  [[Arduino:_Infrarotsensor_einlesen|5]] [[Arduino:_Infrarotsensor_entstören|6]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_I_WS_WS_25/26|7]] [[Arduino:_IR-Theremin|8]] [[Arduino:_Aktoren|9]] [[Arduino:_LCD_Display_mit_I2C_Schnittstelle|10]] [[Arduino:_Ultraschall_Entfernungsmessung|11]] [[Arduino:_Ultraschallsensor_entstören|12]] [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC|13]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_II_WS_25/26|14]]<br>
→ Termine [[Einführungsveranstaltung Informatikpraktikum 1|0]] [[Einarbeitung_in_die_Versionsverwaltung_SVN|1]] [[Einstieg_in_die_Welt_des_Arduino|2]]  [[Arduino: Taster auswerten und LEDs ansteuern|3]] [[Arduino:_Sensoren_einlesen|4]]  [[Arduino:_Infrarotsensor_einlesen|5]] [[Arduino:_Infrarotsensor_entstören|6]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_I_WS_WS_25/26|7]] [[Arduino:_IR-Theremin|8]] [[Arduino:_Aktoren|9]] [[Arduino:_LCD_Display_mit_I2C_Schnittstelle|10]] [[Arduino:_Ultraschall_Entfernungsmessung|11]] [[Arduino:_Ultraschallsensor_entstören|12]] [[Arduino:_Temperaturmessung_mit_NTC_und_PTC|13]] [[Arduino:_Programmier-Challenge_II_WS_25/26|14]]<br>
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_25/26|Arduino Praxiseinstieg]]
→ zurück zum Hauptartikel: [[Arduino_Praxiseinstieg_WS_25/26|Arduino Praxiseinstieg]]<br>
→ Haben Sie Fragen? [[Informatik Praktikum FAQ]]<br>

Aktuelle Version vom 11. November 2025, 08:48 Uhr

Abbildung 1: SHARP IR GP2Y0A21YK0F
Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul: Praxismodul I
Lektion 7: Mechatronik, Informatikpraktikum, 1. Semester
Gruppe: Inf1P_A
Datum: 11.11.2025, 08:15 Uhr
Bearbeitungsdauer: 60 Minuten


Inhalt

Diese Programmier-Challenge dient als Lernzielkontrolle und semesterbegleitende Abschlussprüfung. Im Termin erhalten Sie eine Herausforderung, die Sie in einem festen Zeitrahmen als Team oder Einzelperson lösen. Das Ergebnis dieser Challenge wird in SVN gesichert und anschließend bewertet. Inhaltlich ist die Aufgabe eine Mischung der vorangegangenen Lektionen 1-6. Sie haben Zugriff auf Ihre Quellen in SVN sowie die Demos.

→ Hier geht es zur Prüfung von Gruppe B.

Vorbereitung

  • Die Programmier-Challenge verbindet die Lektionen 1-6.
  • Als Vorbereitung könnten Sie sich die Lektionen 1 bis 6 noch einmal ansehen.
  • Üben Sie das Planen der Software mit dem PAP-Designer. Bereiten Sie sich ein Template für die Arduino Programmierung vor.
  • Nutzen Sie die Funktionen aus den vorherigen Lektionen. Schreiben Sie nicht alles neu. Wenden Sie das Gelernte an.

Einleitung

Sie haben den Auftrag einen berührungslosen Dimmer für eine LED-Beleuchtung zu entwickeln. Entwickeln Sie einen Prototyp mit Ihrem Arduino-Baukasten. Die Anforderungen an Ihr System sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Anforderungen

Tabelle 1: Anforderungen an die Software
Req. Beschreibung Priorität
1 Eine LED wird linear von 100 % bis 0 % über eine PWM gedimmt. 1
2 Der Sharp-IR-Sensor misst die Entfernung zur Hand/zum Reflektor. 1
3 Die Messdaten werden mittels Lookup-Tabelle und Entstörung in cm umgerechnet. 1
4 Die Kennlinie cm/% muss linear sein. Es gilt: 5 cm = 100 % und 25 cm = 0 % sonst Wert halten 1
5 Der Taster löst eine Testmessung aus. Der Taster wird via Interrupt eingelesen und entprellt. 1
6 Der Messwert in % wird in einem Array (FIFO) mit 12 Plätzen gespeichert. 1
7 Mit jedem Tastendruck wird der aktuelle, kleinste und größte Wert des Arrays im seriellen Monitor ausgegeben. 1


Beispiel für Req. 7
--------------------------------

  • Messwert: 22%
  • Kleinster Wert: 5%
  • Größter Wert: 90%

Durchführung

Aufgabe 7.1

Planen Sie Ihre Software mittels Programmablaufplan (PAP).

Das PAP soll über folgeden Eigenschaften verfügen:

  • Bezug zum Programm
  • Header (Autoren, Gruppe, Datum, Funktion,...)
  • erläuternde Kommentare und
  • eine verständliche Funktionsbeschreibung

Sichern Sie das Zustandsdiagramm in dern ersten 15 Minuten der Challenge in SVN.

Arbeitsergebnis: DimmbareLED.pap

Aufgabe 7.2

Setzen Sie die geplante Software 1:1 mit der Arduino IDE um. Das Programm muss die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllen.

Arbeitsergebnis: DimmbareLED.ino

Aufgabe 7.3

Testen Sie, ob Ihre Software die Anforderungen in Tabelle 1 erfüllt.

Tabelle 2: Testprotokoll
Req. Testergebnis: bestanden/nicht bestanden Geprüft von Prof. Schneider
1
2
3
4
5
6
7

Arbeitsergebnis: Testprotokoll

Aufgabe 7.4

Dokumentieren Sie Ihre Ergebnisse nachhaltig in SVN.

  • Halten Sie die Regeln für den Umgang mit SVN ein.
  • Sichern Sie alle Ergebnisse mit einem aussagekräftigen Text (log-message) in SVN.
  • Halten Sie die Programmierrichtlinie für C ein.
  • Versehen Sie jedes Programm mit einem Header (Header Beispiel für C).
  • Kommentiere Sie den Quelltext umfangreich.
  • Sichern Sie Ihre Ergebnisse in Ordnern (z. B. Inf1P_A1\Termin_07\Aufgabe_07_1).

Arbeitsergebnis in SVN: SVN Log

Hinweise

  • Erbringen Sie eine Eigenleistung. Plagiate werden mit 0 Punkten bewertet.
  • Gehen Sie systematisch vor Planung → Umsetzung → Test → Dokumentation.

Bewertung

Tabelle 3: Bewertungskriterien für die Prüfung
# Aufgabe Punkte
7.1 Qualität der Planungsdaten
Bezug zum Programm 0,5
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Verständliche Funktionsbeschreibung 1
7.2 Umsetzung des PAP
Header (Autoren, Datum, Funktion,...) 0,5
Erläuternde Kommentare 0,5
Einhalten der Programmierrichtlinien 0,5
1:1 Umsetzung der Planung 1
7.3 Test der Anforderungen
1-7 (je 0,5, s. Tabelle 2) 3,5
7.4 Umgang mit SVN 0,5
Ordner angelegt 0,5
Aussagekräftige Log-Messages 0,5
Summe: 10

Zeitvorschlag

Tabelle 4: Vorschlag für die Zeiteinteilung
Uhrzeit Aufgabe
08:15 Einführung
08:30 Prüfungsstart mit PAP (7.1)
08:45 PAP Abgabe (7.1) & Umsetzung (7.2)
09:30 Anforderungen prüfen (7.3) & Commit in SVN (7.4)
09:45 Prüfungsende



→ Termine 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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→ Haben Sie Fragen? Informatik Praktikum FAQ

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